柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)含4張CAD圖.zip,柴油發(fā)動(dòng)機(jī),曲柄,專用,銑床,液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì),CAD 摘 要 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄專用銑床是組合機(jī)床的一種，用于柴油發(fā)動(dòng)曲柄的端面銑削加工，其工作臺(tái)的進(jìn)給，工件的裝夾定位等離不開液壓系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)在前期先通過查找閱讀關(guān)于各類組合機(jī)床的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)方面的文獻(xiàn)，尋找柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄專用銑床與其他組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)的共性。之后就所給的具體參數(shù)和總體布置圖進(jìn)行總體液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括工作臺(tái)的進(jìn)給部分，工件的定位夾緊部分的液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，本設(shè)計(jì)包括液壓缸的參數(shù)設(shè)計(jì)，液壓泵以及各類液壓元件的選擇， 各個(gè)液壓回路方案的分析以及液壓系統(tǒng)原理圖的合成及繪制，泵站及液壓缸裝配圖的繪制，最后進(jìn)行液壓系統(tǒng)的相關(guān)驗(yàn)算，確保所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的要求。 關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄專用銑床；液壓系統(tǒng)；液壓回路 I The main content of this design is the design of the hydraulic system for the diesel engine crank milling machine. The special miller of the diesel engine crank is one kind of the combined machine tool. It is used for the end end milling of the diesel engine crank. The feed of the working table and the positioning of the workpiece are inseparable from the hydraulic system. This design is in the early stage to find and read the literature on the hydraulic transmission system of various kinds of combined machine tools, and find the commonness of the hydraulic system of the special milling machine of the diesel engine crank and the other combined machine tools. Then the design of the overall hydraulic system is carried out on the specific parameters and general layout drawings, including the feed part of the worktable, the design and calculation of the hydraulic system of the positioning and clamping parts of the workpiece. This design includes the parameters design of the hydraulic cylinder, the selection of the hydraulic pump and various hydraulic components, and the analysis of the various hydraulic circuit schemes. And the composition and drawing of the hydraulic system schematic diagram, the drawing of the assembly drawing of the pump station and the hydraulic cylinder, and finally the relevant checking calculation of the hydraulic system, so as to ensure the designed system to meet the expected requirements. Key words: modular machine tool; diesel engine crank special milling machine; hydraulic system; hydraulic circuit 目 錄 I 摘 要 I ABSTRACT II 1 緒論 1 1.1 組合機(jī)床的現(xiàn)狀及其發(fā)展 1 1.2 液壓系統(tǒng)概述 2 1.3 本文主要研究的內(nèi)容和目標(biāo) 5 2 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄專用銑床分析 6 2.1 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄加工專用銑床結(jié)構(gòu)總圖 6 2.2 主機(jī)功能結(jié)構(gòu)與參數(shù) 6 3 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)分析 8 3.1 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 8 3.2 曲柄專用銑床對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求 8 4 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄加工專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 4.1 液壓系統(tǒng)方案選擇 9 4.2 工作臺(tái)進(jìn)給缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 9 4.3 定位缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 13 4.4 夾緊缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 16 5 制定液壓回路方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖 21 5.1 制定液壓回路方案 21 6 選擇液壓元件 24 6.1 確定液壓泵的容量以及電動(dòng)機(jī)的功率 24 6.2 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)液壓元件的選擇 25 7 液壓系統(tǒng)油液溫升驗(yàn)算 29 8 結(jié)論 30 參考文獻(xiàn) 31 附錄 1 32 附錄 2 41 致 謝 50 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 緒論 1.1 組合機(jī)床的現(xiàn)狀及其發(fā)展 1.1.1 論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值 組合機(jī)床在當(dāng)今世界上的裝備制造業(yè)之中已經(jīng)占有了非常重要的地位，成為機(jī)械加工行業(yè)的主要設(shè)備的其中之一，受到的關(guān)注越來越多，并且使用的范圍越來越廣泛。 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄加工專用銑床是一種專門為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄加工而設(shè)計(jì)的機(jī)床。它的存在可以大大的提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，解放大量的勞動(dòng)力，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量也會(huì)有一定的保證。 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄專用銑床的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)，液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比具有許多特殊的優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用已經(jīng)涉及 20 多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的不同場(chǎng)合。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各種機(jī)床的設(shè)計(jì)當(dāng)中，所以我們此次為本機(jī)床進(jìn)行液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有較高的可行性和實(shí)用價(jià)值。 現(xiàn)在，社會(huì)生產(chǎn)的主要發(fā)展方向是機(jī)械化生產(chǎn)，隨著工業(yè)技術(shù)的日益進(jìn)步，組合機(jī)床中專用銑床液壓系統(tǒng)也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，并且也得到了廣泛的應(yīng)用。特別是在全國(guó)各老工業(yè)基地的改造，大力發(fā)展機(jī)械制造業(yè)，也更加突出了這門技術(shù)的重要性。 1.1.2 目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì) 組合機(jī)床是我國(guó)目前社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展所不可缺少的一環(huán)，所以它的技術(shù)在我國(guó)發(fā)展較快，整個(gè)中國(guó)的機(jī)械制造業(yè)都有著它的身影。而專用銑床作為組合機(jī)床的一種，在我國(guó)也得到了良好的發(fā)展。目前我國(guó)的銑床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)得到了很大的進(jìn)步，擁有不小的成就，但是還是存在很多問題阻礙它的進(jìn)步，我國(guó)在銑床產(chǎn)業(yè)的制造工藝水平上與國(guó)外相比還是有著不小的距離，這使得其在核心運(yùn)行部件的技術(shù)水平和運(yùn)行速度、產(chǎn)品精度保持性以及機(jī)床的可靠性上有著不小的缺陷，與國(guó)外差距較大。例如目前我國(guó)鉆銑床的整體技術(shù)水平是鉆孔精度可以達(dá)到± 0.1mm，電主軸最高轉(zhuǎn)速可以達(dá)到 80000r /min， 但是一般來說大部分在 50000r /min 左右。鉆孔直徑在 0.3 mm～6.0 mm 之間，系統(tǒng)分辨率在 0.001 mm 左右，加工幅面在 460 mm×610 mm 之間，傳動(dòng)方式普遍采用了較為先進(jìn)的滾珠絲杠。但是與全球幾家馳名的廠家所銷售使用的產(chǎn)品相比還是有著不小的距離。 目前， 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)分別在實(shí)現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、長(zhǎng)壽命、高度集成化、小型化與輕量化、一體化和執(zhí)行件柔性化等方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。同時(shí) ，由于與微電子技術(shù)密切配合 ，能在盡可能小的空間體積內(nèi)傳遞盡可能大的功率并且能夠精確的控制 ， 從而更使得液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在各個(gè)行業(yè)中發(fā)揮出了巨大的作用。 9 現(xiàn)在，液壓傳動(dòng)技術(shù)還在繼續(xù)高速發(fā)展，例如工作介質(zhì)方面正在研究使用水作為工作介質(zhì)，還有電流變液，磁流變液等工作介質(zhì)也在研究中。工作效率方面主要是解決泄露問題，提高密封件產(chǎn)品的質(zhì)量及密封系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用方面為主要發(fā)展目標(biāo)。傳動(dòng)方面，目前在強(qiáng)電方面采用變頻電機(jī)與液壓定量泵結(jié)合將是一個(gè)可取的方向?？刂品矫?， CANBUS I CANNET 可能將會(huì)廣泛應(yīng)用于下一代液壓系統(tǒng)的控制。此外，還有材料方面以及故障自動(dòng)檢測(cè)方面都是主要的發(fā)展方向。 1.2 液壓系統(tǒng)概述 1.2.1 液壓系統(tǒng)的背景 液壓技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)之一，已成為工業(yè)機(jī)械、工程建設(shè)機(jī)械及國(guó)際尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)基礎(chǔ)，是它們向自動(dòng)化、高精度、高效率、高速度、小型化、輕量化方向發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都將液壓工業(yè)列為競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展的行業(yè)，其發(fā)展速度遠(yuǎn)高于機(jī)械工業(yè)的發(fā)展速度。液壓元件及其控制已發(fā)展成為綜合的液壓工程技術(shù)。 液壓技術(shù)的應(yīng)用也在不斷地向其他領(lǐng)域拓展，幾乎囊括了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門：從機(jī)械加工及裝配線到材料壓延和塑性成型設(shè)備；從材料及構(gòu)件試驗(yàn)機(jī)到電液仿真試驗(yàn)臺(tái)；從建筑機(jī)械及工程機(jī)械到農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)設(shè)備；從電力、煤炭等能源機(jī)械到石油天然氣的探采及各類化工設(shè)備。液壓傳動(dòng)與控制已成為現(xiàn)代機(jī)械工程的基本要素和工程控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。 1.2.2 液壓系統(tǒng)的組成 液壓系統(tǒng)通常都是由液壓元件（包括能源元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件） 和工作介質(zhì)兩大部分組成，各部分的功用如表 1-1 所列。 表 1-1 液壓系統(tǒng)的組成部分和功用 組成部分 功用 液 壓 元 件 能源元件 液壓泵及其驅(qū)動(dòng)原 動(dòng)機(jī) 將原動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐? 體的壓力能 執(zhí)行元件 液壓缸、液壓馬達(dá)和 擺動(dòng)液壓馬達(dá) 將液體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，用 以驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載做功 控制元件 壓力、流量、方向控 制閥及其他控制元件 控制調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中從泵到執(zhí)行 器的油液壓力、流量和方向 續(xù)表 輔助元件 油箱、油管、過濾器等 用來存放、提供和回收液壓介 質(zhì)，實(shí)現(xiàn)液壓元件之間的連接及傳輸液壓介質(zhì)。 工作介質(zhì) 液壓油或其他合成液體 作為系統(tǒng)的載能介質(zhì)，在傳遞能 量的同時(shí)還起潤(rùn)滑冷卻的作用 由于液壓元件多數(shù)已實(shí)現(xiàn)了通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，從而為液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)以及縮短機(jī)器設(shè)備的設(shè)計(jì)制造周期、降低制造成本提供了有利條件。 1.2.3 液壓系統(tǒng)的表示 液壓系統(tǒng)的組成、工作原理、功能、工作循環(huán)及控制方式等，通常是利用標(biāo)準(zhǔn)圖形符號(hào)繪制成的液壓系統(tǒng)原理在圖進(jìn)行表示。在此種表示法中，圖形符號(hào)僅表示組成系統(tǒng)的各液壓元件的功能、操作（控制）方法及外部連接口，并不表示液壓元件的具體結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)、連接口的實(shí)際位置及元件的安裝位置。 1.2.4 液壓系統(tǒng)的原理及分類 ⑴ 液壓系統(tǒng)的原理 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵經(jīng)濾油器從油箱中吸油，油液被加壓后,從泵的輸出口輸入管路。油液經(jīng)開停閥、節(jié)流閥、換向閥進(jìn)入液壓缸，推動(dòng)活塞而使工作臺(tái)左右移動(dòng)。液壓缸里的油液經(jīng)換向閥和回油管排回油箱。 ⑵ 液壓系統(tǒng)的分類 液壓系統(tǒng)是以壓力液體作為工作介質(zhì)，將動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件按照主機(jī)的功能要求，進(jìn)行組合而形成的能夠完成一定動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)要求的系統(tǒng)。 按常規(guī)的分類方法，液壓系統(tǒng)有以下幾種類型 ①開式循環(huán)系統(tǒng)和閉式循環(huán)系統(tǒng) 在開式循環(huán)系統(tǒng)中，執(zhí)行元件的開、停和換向是由換向閥操縱來實(shí)現(xiàn)的。開式循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，散熱條件好，維護(hù)方便；缺點(diǎn)是油液與空氣接觸機(jī)會(huì)多，容易受到污染。 在閉式循環(huán)系統(tǒng)中，要設(shè)置輔助泵或補(bǔ)油油箱用來補(bǔ)償?shù)男孤?，?duì)系統(tǒng)進(jìn)行熱交換和排出系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的雜質(zhì)。閉式循環(huán)系統(tǒng)一般用在容積調(diào)速中，它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，傳動(dòng)平穩(wěn)性好，油液不易受到污染，但散熱和沉淀雜質(zhì)條件差，因此系統(tǒng)必須增加冷卻或過濾裝置。 ②單泵系統(tǒng)和多泵系統(tǒng) 單泵系統(tǒng)指由一個(gè)液壓泵向一個(gè)或一組執(zhí)行元件供油的液壓系統(tǒng)。單泵系統(tǒng)的特點(diǎn) 是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但由于各個(gè)執(zhí)行元件要求的壓力和流量不同，原動(dòng)機(jī)的功率難以得到充分的利用。 多泵系統(tǒng)指采用兩臺(tái)以上的液壓系統(tǒng)供油，各泵可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也可以多泵合流驅(qū)動(dòng)一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度，還可以實(shí)現(xiàn)復(fù)合動(dòng)作。多泵系統(tǒng)比單泵系統(tǒng)功率利用率高，缺點(diǎn)是造價(jià)高。 采用變量元件的液壓系統(tǒng)成為變量系統(tǒng)。如恒功率變量系統(tǒng)能使原動(dòng)機(jī)的功率利用充分，可以得到較為理想的特性。 1.2.5 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) ⑴ 液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) ①在相同的體積下，液壓執(zhí)行裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更大的動(dòng)力。在同等功率的情況下，液壓執(zhí)行裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達(dá)的體積重量只有同等功率電動(dòng)機(jī)的 12%左右。 ②液壓執(zhí)行裝置的工作比較平穩(wěn)。由于液壓執(zhí)行裝置重量輕、慣性小、反應(yīng)快，所以易于實(shí)現(xiàn)快速起動(dòng)、制動(dòng)和頻繁地?fù)Q向。液壓裝置的換向頻率，在實(shí)現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)到每分鐘 500 次，實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)每分鐘 1000 次。 ③液壓傳動(dòng)可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速（調(diào)速比可達(dá) 1：2000），并可在液壓裝置運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速。 ④液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因?yàn)樗菍?duì)液體的壓力、流量和流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)，操縱很方便。當(dāng)液壓控制和電氣控制或氣動(dòng)控制結(jié)合使用時(shí)，能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的順序動(dòng)作和遠(yuǎn)程控制。 ⑤液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)且液壓件能自行潤(rùn)滑，因此使用壽命長(zhǎng)。 ⑵ 液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn) ①液壓傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間不可避免地要有泄漏，同時(shí)， 液體又不是絕對(duì)不可壓縮的，因此不宜在傳動(dòng)比要求嚴(yán)格的場(chǎng)合采用，例如螺紋和齒輪加工機(jī)床的內(nèi)傳動(dòng)鏈系統(tǒng)。 ②液壓傳動(dòng)在工作過程中有較多的能量損失，如摩擦損失、泄漏損失等，故不宜于遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。 ③液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，油溫變化會(huì)影響運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。因此，在低溫和高溫條件下，采用液壓傳動(dòng)有一定的困難。 ④為了減少泄露，液壓元件的制造精度要求高，因此，液壓元件的制造成本高，而且對(duì)油液的污染比較敏感。 ⑤液壓系統(tǒng)故障的診斷比較困難，因此對(duì)維修人員提出了更高的要求，既要系統(tǒng)地掌握液壓傳動(dòng)的理論知識(shí)，又要有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 1.3 本文主要研究的內(nèi)容和目標(biāo) 1.3.1 重點(diǎn)解決的問題 柴油機(jī)曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.3.2 擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路） （1）根據(jù)用戶加工要求，制定切實(shí)可行的方案； （2）工作臺(tái)進(jìn)給控制系統(tǒng)液壓系統(tǒng)； （3）進(jìn)行運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)； （4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要求繪制機(jī)床總圖、主軸部件圖、工件臺(tái)部件圖及部分零件圖， 總圖紙量為四張以上 0 號(hào)圖； （5）對(duì)機(jī)床個(gè)部分進(jìn)行校核，完善設(shè)計(jì)； （6）總結(jié)完成的所有工作，并對(duì)本設(shè)計(jì)的應(yīng)用前景及下一步深入工作進(jìn)行展望。 1.3.3 本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果 （1）根據(jù)機(jī)床動(dòng)作需求，確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。 （2）進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)。 （3）繪制泵站、集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖，部件圖及零件圖。 （4）對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行必要的校核。 （5）考慮計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方案。 （6）編寫設(shè)計(jì)說明書一份。 2 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄專用銑床分析 2.1 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄加工專用銑床結(jié)構(gòu)總圖 圖 2.1 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄專用銑床結(jié)構(gòu)示意圖 2.2 主機(jī)功能結(jié)構(gòu)與參數(shù) 本設(shè)計(jì)銑床主要用于各類柴油機(jī)的曲柄大小頭銑削加工，近代以來，我國(guó)陸續(xù)引進(jìn)了一些較先進(jìn)的柴油機(jī)機(jī)型，如 Deutz MwM604B 和 234，ATL25，DL22，SEMT Pielstiek PA6 和 PC2，MTU331/396 等，其中，有的機(jī)型已經(jīng)開始進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)，有的還在研發(fā)生產(chǎn)階段。而曲柄又是柴油機(jī)中非常重要的一部分，所以曲柄的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)對(duì)我國(guó)柴油機(jī)的發(fā)展具有重大的意義。 圖 2.1 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造原理圖 曲柄主要由三部分組成，曲柄大頭由曲柄蓋，曲柄螺栓，曲柄軸瓦組成，與曲柄連接。曲柄小頭與活塞銷鏈接，小頭孔內(nèi)裝有一個(gè)襯套，防止磨損，襯套上有孔或銑槽， 在工作時(shí)可以使飛濺的油液進(jìn)入襯套與小孔之間的配合表面，起潤(rùn)滑作用。其工作原理為曲柄大頭與曲柄相連，曲柄小頭與活塞相連，曲柄進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)曲柄做垂直方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)活塞也在曲柄的作用下做垂直方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 圖 2.2 曲柄結(jié)構(gòu)圖 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄曲柄加工專用銑床在目前的大多數(shù)設(shè)計(jì)中多使用液壓驅(qū)動(dòng)和夾緊。本設(shè)計(jì)中的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄加工專用銑床擁有大、小銑刀盤總共四個(gè)動(dòng)力頭（圖 2.1）， 可以同時(shí)銑削加工曲柄曲柄大、小頭四個(gè)側(cè)面，本設(shè)計(jì)可用于加工多種型號(hào)的柴油機(jī)曲柄，本文以 195 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄為例。 曲柄大頭尺寸為：大頭孔徑為 90mm，外徑為 126mm，寬度為 40mm，小頭孔徑為 42mm， 外徑為 84mm，寬度為 40mm，材料為 42CrMo，硬度為 200HB。采用直徑分別為 150mm 和100mm 的大小兩套銑刀，安裝在可轉(zhuǎn)位的刀座上，刀具材料為 CD 型硬質(zhì)合金。加工余量為 3mm，一次進(jìn)給，屬于粗加工；夾具和工件安裝在工作臺(tái)上，工作臺(tái)由單活塞桿液壓缸推動(dòng)實(shí)現(xiàn)工件與工作臺(tái)的進(jìn)給。 圖 2.3 曲柄尺寸示意圖 3 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)分析 3.1 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 封閉工廠內(nèi)工作環(huán)境較好，因此外部環(huán)境對(duì)于液壓系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響較小，銑床主要對(duì)被加工件進(jìn)行銑削加工，每天大部分時(shí)間處于工作狀態(tài)，各部分元件受到的磨損較大和沖擊都比較大，為了提高銑床的工作效率和工作中的安全性，對(duì)于銑床自身的液壓系統(tǒng)，有著以下幾個(gè)方面的要求： （1）因?yàn)楸緦Ｓ勉姶苍谶M(jìn)行曲柄大、小頭側(cè)面的銑削時(shí)，雖然是進(jìn)行一次粗加工， 但是對(duì)被銑削面的精度還是有較高要求，對(duì)液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性有硬性的要求。所以，我們?cè)谶M(jìn)行液壓元件的選擇的時(shí)候，就要從液壓元件的可靠性，工作的安全性以及穩(wěn)定性的方面進(jìn)行綜合的考量，然后進(jìn)行選擇。發(fā)熱方面我們可以通過選擇較小的油箱和冷卻機(jī)來解決。 （2）因?yàn)楣ぜ膴A緊和定位以及工作臺(tái)的進(jìn)給可以不同時(shí)進(jìn)行，并且夾緊和定位時(shí)所需的液壓油體積很小，所以可以設(shè)計(jì)為由蓄能器供油的方式。 （3）由于實(shí)際工作時(shí)對(duì)液壓系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定的工作的影響因素較多，包括一些環(huán)境因素以及一些人為的誤操作的情況，可能會(huì)產(chǎn)生較大的安全事故，因此各裝置需要滿足必要的過載保護(hù)系統(tǒng)和限速控制功能。 （4）為了延長(zhǎng)液壓元件的壽命，必須要確保選用優(yōu)質(zhì)的液壓油和濾油裝置。 3.2 曲柄專用銑床對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求 銑床在工作時(shí)往往是需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間、大批量的加工生產(chǎn)活動(dòng)，同時(shí)對(duì)被加工件的加工表面的精度有一定要求，所以在這種情況下我們就需要銑床的傳動(dòng)系統(tǒng)有著良好的耐磨損性以及穩(wěn)定性，只有這樣才能提高工件的加工速率，縮短加工時(shí)間，減少生產(chǎn)成本。 4 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄加工專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 液壓系統(tǒng)方案選擇 銑床的生產(chǎn)效率，工件裝夾的緊密度以及定位的精確度取決于夾緊以及定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況。選擇夾緊、定位系統(tǒng)的時(shí)候，主要考慮的因素是：工作臺(tái)進(jìn)給速度、夾緊方式、定位基準(zhǔn)的選擇、液壓油的流量和夾緊力的實(shí)際情況等等。滿足柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄加工專用銑床液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型主要有以下兩種： （一） 液壓進(jìn)給為主，機(jī)械夾緊定位為輔的液壓系統(tǒng) 液壓進(jìn)給為主，機(jī)械夾緊定位為輔的液壓系統(tǒng)是工作臺(tái)的進(jìn)給采用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)， 工件的定位夾緊采用機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)操作方便，可靠性高，準(zhǔn)確度好，在采用了合適的機(jī)械元件之后能保證良好的穩(wěn)定性，采用齒輪傳動(dòng)的話還具有傳動(dòng)比準(zhǔn)確、穩(wěn)定， 工作壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。但是，該系統(tǒng)的制造和安裝精度要求很高，成本很高，且需要較大的運(yùn)行空間，傳動(dòng)效率相比液壓系統(tǒng)較低。 （二） 全液壓工作系統(tǒng) 全液壓工作系統(tǒng)是指工作臺(tái)的進(jìn)給，工件的定位夾緊均采用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行。該系統(tǒng)需要安裝空間較小，布局靈活，結(jié)構(gòu)緊湊；動(dòng)作響應(yīng)快，能快速換向和變速，速度、扭矩、功率等均可無級(jí)調(diào)節(jié)；系統(tǒng)的安全性、可靠性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。但是該系統(tǒng)也有明顯的缺點(diǎn)，液壓油的泄露，傳動(dòng)效率較低，故障不易檢查等。 該銑床在進(jìn)行工件的銑削加工時(shí)，要求能夠快速大批量的生產(chǎn)，對(duì)加工表面也有一定的精度要求，所以要求銑床工作時(shí)平穩(wěn)、快速、生產(chǎn)效率高。綜合分析之后，優(yōu)先考慮選擇更合理的全液壓工作系統(tǒng)。 4.2 工作臺(tái)進(jìn)給缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 表 4-2-1 工作臺(tái)進(jìn)給缸參數(shù)表 項(xiàng)目 參數(shù) 工作臺(tái)進(jìn)給缸 最大工作負(fù)載 7500N 速度 快進(jìn) 4m/min 工進(jìn) 500mm/min 快退 4m/min 4.2.1 工作臺(tái)進(jìn)給缸的負(fù)載分析和速度分析 已知工作臺(tái)進(jìn)給缸快進(jìn)快退速度為 4m/min，工進(jìn)速度為 500mm/min，由此可畫出工作臺(tái)進(jìn)給缸速度循環(huán)圖。 圖 4-2-1 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄加工專用銑床工作臺(tái)速度循環(huán)圖 4.2.2 確定液壓缸的主要參數(shù) （1）初選液壓缸的工作壓力 表 4-2-2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力 磨床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床 農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型工程機(jī)械、建筑機(jī)械、液壓鑿巖機(jī) 液壓機(jī)、大中型挖掘機(jī)、重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32 工作臺(tái)進(jìn)給缸的最大工作壓力可取為 4MPa。 19 ⑵計(jì)算液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)  表 4-2-3 液壓系統(tǒng)背壓力選取表 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)情況 背壓力 p/MPa 采用節(jié)流閥的回路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 0.3~0.5 對(duì)中高壓液壓系統(tǒng)背壓力數(shù)值應(yīng)放大 50%~100% 采用調(diào)速閥的回路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 0.5~0.8 回油路上有背壓閥的系統(tǒng) 0.5~1.5 采用輔助泵補(bǔ)油的閉式回路 0.8~1.5 已知液壓缸的最大工作負(fù)載為 7500N，選用單出桿活塞缸作為工作臺(tái)進(jìn)給缸，假設(shè)液壓缸的有桿腔和無桿腔的有效面積分別為 A1和A2 ，且 A1 / A2 = 1.25 ,根據(jù)液壓系統(tǒng)背壓力表選出背壓為 0.5MPa。 由工進(jìn)工況下液壓缸的力平衡方程 p1 A1 = p2 A2 + F ，可得式中： p1 —工作臺(tái)進(jìn)給缸無桿腔工作壓力 p2 —工作臺(tái)進(jìn)給缸有桿腔工作壓力 F —液壓缸的最大負(fù)載 將數(shù)值帶入工進(jìn)工況下液壓缸的力平衡方程中計(jì)算可得： A2 = F /(1.25 p1 - p2 ) = 10000 /(1.25 ′ 4MPa ′106 - 0.5MPa ′106 ) = 1666.67 ′10-6 m 2  (式 4.1) 所以 A1 = 1.25 A2 = 17 ′1.25 = 21.25cm 2 液壓缸內(nèi)徑 D 為：  D = =  = 5.1cm  （式 4.2） 表 4-2-4 缸筒內(nèi)徑尺寸系列（mm） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90） 100 （110） 根據(jù)上表對(duì) D 圓整，取 D=50mm。 表 4-2-5 活塞桿外徑 d（mm） 面積比 j 缸筒內(nèi)徑 D 32 40 50 63 80 90 100 110 125 1.06 — 10 12 16 20 22 25 28 32 1.12 10 12 16 20 25 28 32 36 40 1.25 14 18 22 28 36 40 45 50 56 因?yàn)閖= A1 / A2 = 1.25，所以根據(jù)上表可選出活塞桿外徑 d=22mm。 4.2.3 確定液壓缸在工作循環(huán)各階段的流量 快進(jìn)階段液壓缸流量計(jì)算： 式中： v1 —工作臺(tái)進(jìn)給缸快進(jìn)速度；  q1 = A1 ′ v1  （式 4.3） A1 —液壓缸無桿腔有效面積。代入表一中的參考值后得： q = A ′ v = 252 ′ 3.14 ′10-6 ′ 4 ′106 = 7.85L / min 1 1 1 快退階段液壓缸流量計(jì)算：  q2 = A2 ′ v2  （式 4.4） 式中： v2 —工作臺(tái)進(jìn)給缸快退速度； A2 —液壓缸有桿腔有效面積。代入?yún)⒖贾岛蟮茫? q2 = A2 ′ v2 = 1582.56 ′10-6 ′ 4 ′106 = 6.33L / min 工進(jìn)階段液壓缸流量計(jì)算： 式中： v3 —工作臺(tái)進(jìn)給缸工進(jìn)速度； 代入?yún)⒖贾岛蟮茫?  q1 = A1 ′ v3  （式 4.5） q = A ′ v = 252 ′ 3.14 ′10-6 ′ 0.5 = 0.98L / min 1 1 3 根據(jù)下表選出活塞行程： 表 4-2-6 活塞行程系列（mm） 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 選擇標(biāo)準(zhǔn)活塞行程位 400mm。 由此可得出工作臺(tái)進(jìn)給缸的各項(xiàng)參數(shù)，如下表： 表 4-2-7 工作臺(tái)進(jìn)給缸技術(shù)參數(shù)表 項(xiàng)目 參數(shù) 工作臺(tái)進(jìn)給缸 規(guī)格 Φ50/Φ22mm*400mm（1 個(gè)） 最大工作壓力 4MPa 速度 快進(jìn) 4m/min 工進(jìn) 500mm/min 快退 4m/min 流量 快進(jìn) 7.85L/min 工進(jìn) 0.98L/min 快退 6.33L/min 4.3 定位缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.3.1 確定定位缸的主要參數(shù) 表 4-3-1 定位缸主要參數(shù)表 定位缸 夾緊工作負(fù)載 3000N 速度 夾緊 50mm/min 松開 50mm/min （1）初選液壓缸工作壓力 取定位缸的工作壓力為 4MPa。 （2）計(jì)算液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù) 已知定位缸的最大工作負(fù)載為 3000N，選用兩個(gè)單出桿活塞缸作為定位缸，假設(shè)液壓缸的有桿腔和無桿腔的有效面積分別為 A1和A2 ，且 A1 / A2 = 1.4 ,根據(jù)液壓系統(tǒng)背壓力 表選出背壓為 0.5MPa。 由工進(jìn)工況下液壓缸的力平衡方程 p1 A1 = p2 A2 + F 式中： p1 —定位缸無桿腔工作壓力  （式 4.6） p2 —定位缸缸有桿腔工作壓力 F —液壓缸的最大負(fù)載 將各個(gè)數(shù)值代入工進(jìn)工況下液壓缸的力平衡方程中得： A2 = F /(1.4 p1 - p2 ) = 3000 /(1.4 ′ 4 ′106 - 0.5′106 ) = 588.23′10-6 m2 所以， A = 5.9cm2 ， A = 1.4 A = 1.4 ′ 5.9 = 8.26cm2 2 1 2 液壓缸內(nèi)徑 D 為：  （式 4.7） 表 4-3-2 缸筒內(nèi)徑尺寸系列（mm） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90） 100 （110） 根據(jù)上表取 D=32mm。 表 4-3-3 活塞桿外徑 d（mm） 面積比 j 缸筒內(nèi)徑 D 32 40 50 63 80 90 100 110 125 1.25 14 18 22 28 36 40 45 50 56 1.32 16 20 25 32 40 45 50 56 63 1.4 18 22 28 36 45 50 56 63 70 因?yàn)?A1 / A2 = 1.4 ，所以根據(jù)活塞桿外徑表可去定位缸的活塞桿外徑為 18mm。 4.3.2 確定液壓缸在工作循環(huán)各階段的流量夾緊階段液壓缸流量計(jì)算： 式中： v1 —定位缸夾緊速度； q1 = A1 ′ v1 （式 4.8） A1 —液壓缸無桿腔有效面積。代入表一中的參考值后得： q = A ′ v = 162 ′ 3.14 ′ 50 = 40218mm3 / min = 4.02L / min 1 1 1 松開階段液壓缸流量計(jì)算： 式中： v2 —定位缸松開速度；  q2 = A2 ′ v2  （式 4.9） A2 —液壓缸有桿腔有效面積。代入?yún)⒖贾岛蟮茫? q2 = A2 ′ v2 = (162 - 92 ) ′ 3.14 ′ 50 = 38170mm3 / min = 3.81L / min 根據(jù)下表選出活塞行程： 表 4-3-4 活塞行程系列（mm） 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 選擇標(biāo)準(zhǔn)活塞行程為 25mm。液壓缸夾緊時(shí)容積為： （式 4.10） 式中： D —定位缸無桿腔缸筒內(nèi)徑 S —定位缸活塞行程代入數(shù)值計(jì)算得： 液壓缸松開時(shí)容積為： 由此可得出定位缸的各項(xiàng)參數(shù)，如下表： 表 4-3-5 定位缸參數(shù)表 定位缸 規(guī)格 Φ32/Φ18mm*25mm 夾緊工作壓力 4MPa 速度 夾緊 50mm/min 松開 50mm/min 流量 夾緊 4.02L/min 松開 3.81L/min 容積 夾緊 40mL 松開 27mL 4.4 夾緊缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.4.1 確定夾緊缸的主要參數(shù) 表 4-4-1 夾緊缸主要參數(shù)表 夾緊缸 夾緊工作負(fù)載 2500N 速度 夾緊 50mm/min 松開 50mm/min （3）初選液壓缸工作壓力 夾緊缸的工作壓力可取為 3MPa。 （2）計(jì)算液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù) 已知夾緊缸的夾緊工作負(fù)載為 2500N，選用兩個(gè)單出桿活塞缸作為夾緊缸，假設(shè)液壓缸的有桿腔和無桿腔的有效面積分別為 A1和A2 ，且 A1 / A2 = 1.4 ,根據(jù)液壓系統(tǒng)背壓力 表選出背壓為 0.5MPa。 由工進(jìn)工況下液壓缸的力平衡方程 p1 A1 = p2 A2 + F 式中： p1 —夾緊缸無桿腔工作壓力  （式 4.11） p2 —夾緊缸缸有桿腔工作壓力 F —液壓缸的最大負(fù)載代入數(shù)值計(jì)算可得： 3MPa ′162 ′ 3.14 ′10-6 = F + 0.5 ′ 549.5 ′10-6 F =2136.77N，圓整后取 F =2500N 將圓整后的 F 代入工進(jìn)工況下液壓缸的力平衡方程中得： A2 = F /(1.4 p1 - p2 ) = 2500 /(1.4 ′ 3 ′106 - 0.5 ′106 ) = 675.67 ′10-6 m 2 所以， A = 6.8cm 2 ， A = 1.4 A = 1.4 ′ 6.8 = 9.52cm 2 2 1 液壓缸內(nèi)徑 D 為： 2 D = =  = 3.5cm  （式 4.12） 表 4-4-2 缸筒內(nèi)徑尺寸系列（mm） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90） 100 （110） 根據(jù)上表取 D=40mm。 表 4-4-3 活塞桿外徑 d（mm） 面積比 j 缸筒內(nèi)徑 D 32 40 50 63 80 90 100 110 125 1.25 14 18 22 28 36 40 45 50 56 1.32 16 20 25 32 40 45 50 56 63 1.4 18 22 28 36 45 50 56 63 70 因?yàn)?A1 / A2 = 1.4 ，所以根據(jù)活塞桿外徑表可去夾緊缸的活塞桿外徑為 22mm。 4.4.2 確定液壓缸在工作循環(huán)各階段的流量夾緊階段液壓缸流量計(jì)算： 式中： v1 —夾緊缸夾緊速度； q1 = A1 ′ v1 （式 4.13） A1 —液壓缸無桿腔有效面積。代入表一中的參考值后得： q = A ′ v = 202 ′ 3.14 ′ 50 = 62800mm3 / min = 6.28L / min 1 1 1 松開階段液壓缸流量計(jì)算： 式中： v2 —夾緊缸松開速度；  q2 = A2 ′ v2  （式 4.14） A2 —液壓缸有桿腔有效面積。代入?yún)⒖贾岛蟮茫? q2 = A2 ′ v2 = (202112 ) ′ 3.14 ′ 50 = 43803mm3 / min = 4.38L / min 根據(jù)下表選出活塞行程：  表 4-4-4 活塞行程系列（mm） 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 選擇標(biāo)準(zhǔn)活塞行程為 25mm。液壓缸夾緊時(shí)容積為： 式中： D —定位缸無桿腔缸筒內(nèi)徑 S —定位缸活塞行程代入數(shù)值計(jì)算得： V = 液壓缸松開時(shí)容積為：  p′ 402 ′ 25 2  = 62mL （式 4.15） p′ (402 - 222 ) ′ 25 V = 2 = 44mL 由此可得出夾緊缸的各項(xiàng)參數(shù)，如下表： 表 4-4-5 夾緊缸參數(shù)表 夾緊缸 規(guī)格 Φ40/Φ22mm*25mm 夾緊工作壓力 3MPa 速度 夾緊 50mm/min 松開 50mm/min 流量 夾緊 6.28L/min 松開 4.38L/min 容積 夾緊 62mL 松開 44mL 所以根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果可以繪制柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄加工專用銑床液壓系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)表， 如下 表 4-4-6 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄加工專用銑床液壓系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)表 項(xiàng)目 參數(shù) 工作臺(tái)進(jìn)給缸 規(guī)格 Φ50/Φ22mm*400mm 最大工作壓力 4MPa 速度 快進(jìn) 4m/min 工進(jìn) 500mm/min 快退 4m/min 流量 快進(jìn) 7.85L/min 工進(jìn) 0.98L/min 快退 6.33L/min 定位缸 規(guī)格 Φ40/Φ22mm*20mm 夾緊工作壓力 4MPa 速度 夾緊 50mm/min 松開 50mm/min 流量 夾緊 4.82L/min 松開 3.30L/min 容積 夾緊 32mL 松開 22mL 續(xù)表 夾緊缸 規(guī)格 Φ40/Φ22mm*25mm 夾緊工作壓力 3MPa 速度 夾緊 50mm/min 松開 50mm/min 流量 夾緊 6.28L/min 松開 4.38L/min 容積 夾緊 62mL 松開 44mL 29 5 制定液壓回路方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖 5.1 制定液壓回路方案 5.1.1 油源形式及壓力控制 采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的具有限壓功能的負(fù)載傳感葉片變量泵供油油源和溢流閥調(diào)壓功能方案，如圖 A 所示。 5.1.2 調(diào)速回路 圖 A 油源形式及壓力控制 三個(gè)串聯(lián)的節(jié)流閥構(gòu)成容積節(jié)流調(diào)速回路實(shí)現(xiàn)快慢交替工作。當(dāng)閥 3,4,5 中任何一個(gè)工作時(shí)，另外兩個(gè)節(jié)流閥都會(huì)被跟他們并聯(lián)在一起的電磁閥所短路，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)由一個(gè)液壓泵實(shí)現(xiàn)多工況下的流量適應(yīng)，無流量損失，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能，如圖 B 所示。 圖 B 工作臺(tái)進(jìn)給缸調(diào)速回路 定位缸 19 與夾緊缸 20 的壓力損失發(fā)熱很小，故采用了進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，即定位缸 19 由疊加式雙單向節(jié)流閥 16 調(diào)節(jié)夾緊、松開速度；夾緊缸 20 由疊加式雙單向節(jié)流閥 17 調(diào)節(jié)夾緊、松開速度，如圖 C。 圖 C 定位缸與夾緊缸調(diào)速回路 5.1.3 換向回路 工作臺(tái)進(jìn)給缸的換向回路采用三位四通“M”型中位機(jī)能的液動(dòng)換向閥實(shí)現(xiàn)液壓缸的進(jìn)退和停止，制動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)慣性引起的液壓沖擊較大，從靜止到起動(dòng)較平穩(wěn)，位于中位狀態(tài)時(shí)，可為液壓泵卸荷，如圖 D。 定位缸 19 和夾緊缸 20 的換向回路采用三位四通“Y”型中位機(jī)能的液動(dòng)換向閥實(shí)現(xiàn)液壓缸的夾緊與松開的運(yùn)動(dòng)。由于液壓缸兩腔接油箱，從靜止到起動(dòng)有沖擊，制動(dòng)性能較平穩(wěn)，如圖 E。 圖 D 工作臺(tái)進(jìn)給缸換向回路 圖 E 夾緊缸（定位缸）換向回路 5.1.4 輔助回路 由于液壓缸 19、20 每次動(dòng)作所需的壓力油體積很小，故其壓力油采用蓄能器供給， 供油路上設(shè)一單向閥以保護(hù)液壓泵，同時(shí)在其回路上設(shè)一液壓表及其開關(guān)，以便溢流閥調(diào)壓以及觀測(cè)蓄能器內(nèi)壓力大小，如圖 F。 圖 F 輔助回路 在制定各液壓回路方案的基礎(chǔ)上，經(jīng)整理所組成的液壓系統(tǒng)原理圖如圖5-1-1 所示。由電磁鐵動(dòng)作順序表容易了解系統(tǒng)的工作原理及各工況下的油液流動(dòng)路線。 液 缸 壓 工 況 動(dòng)作 電磁鐵狀態(tài) 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA 7YA 8YA 9YA 工 作 臺(tái) 移動(dòng)缸 快進(jìn) + + 工進(jìn) + + 快退 + + 定 缸 位 夾緊 + + 松開 + + 夾 缸 緊 夾緊 + + 松開 + + 圖 5-1-1 液壓系統(tǒng)原理圖表 5-1-1、系統(tǒng)工作狀態(tài) 6 選擇液壓元件 6.1 確定液壓泵的容量以及電動(dòng)機(jī)的功率 6.1.1 油缸的容積和油泵的相關(guān)計(jì)算油缸的容積： （式 6.1） 油泵的流量： 式中：hv —泵的容積效率，取hv 為 0.9。 t —工作臺(tái)進(jìn)給缸的進(jìn)給時(shí)間，取t 為 12s。將各值代入，可求出液壓缸的容積和泵的流量： （式 6.2） pD 2 S V = 2 = p′ 502 ′ 400 2  = 1.57L 所以油泵的排量為： Q = 60 ′1.57 = 8.72L / min 12 ′ 0.9 q = Q n = 8.72 ′103 1400  = 6.2mL / r  （式 6.3） 對(duì)照產(chǎn)品樣本可選用 PVK08EH140C2Z 葉片泵（Parker）帶負(fù)載傳感和壓力補(bǔ)償功能，其額定轉(zhuǎn)速為 1400r/min，最大流量為 11.62L/min，排量為 8.3mL/r。 6.1.2 確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率 取葉片泵輸出功率最大為快退時(shí)，假設(shè)工作臺(tái)進(jìn)給缸在進(jìn)油路上的壓力損失為 0.5MPa，所以葉片泵輸出壓力是 4.5MPa。葉片泵的總效率為hp = 0.8 ，葉片泵流量為 8.72L/min，所以葉片泵在快退時(shí)所需要輸出的功率 P 為： P = p p q p /hp = 4.5 ′106 ′ 8.72 ′10-3 /(60 ′ 0.8) = 0.818kW  （式 6.4） 據(jù)此選擇的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y90L-4-B3，其額定功率為 1.5kW，轉(zhuǎn)速為 1400r/min，效率為 79%。 6.2 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)液壓元件的選擇 ⑴泵 2 對(duì)照產(chǎn)品樣本可選用 VK08EH140C2Z 葉片泵（Parker）帶負(fù)載傳感和壓力補(bǔ)償功能，其參數(shù)如下： 排量 8.3mL/min； 轉(zhuǎn)速 1400r/min； 額定壓力 14MPa； 最大流量 11.62L/min; 功率 1.5kW。 ⑵工作臺(tái)快進(jìn)時(shí)由節(jié)流閥 3 和換向閥 6 并聯(lián)組成的調(diào)速回路進(jìn)行調(diào)節(jié)?？爝M(jìn)時(shí)，電磁鐵 1 得電，換向閥 6 處于左位，此時(shí)閥 6 不通，通過節(jié)流閥 3 調(diào)節(jié)快進(jìn)。工作臺(tái)進(jìn)給缸快進(jìn)時(shí)，速度為 4m/min，流量為 7.85L/min。 查閱《機(jī)床液壓元件產(chǎn)品樣本》可知，選擇 L-10 型管式節(jié)流閥，其參數(shù)如下： 額定流量為 10L/min； 最小流量為 0.05L/min； 額定壓力為 53-63kgf/ m2 ,即 5.194-6.174MPa。 工進(jìn)時(shí)節(jié)流閥 4 和快退時(shí)節(jié)流閥 5 的選擇方式同快進(jìn)時(shí)節(jié)流閥 3 的選擇，即節(jié)流閥 3、 4、5 型號(hào)均為 L-10 型管式節(jié)流閥。 ⑶工作臺(tái)停止不動(dòng)時(shí)，電磁鐵 1YA、2YA、3YA 均不通電，此時(shí)，換向閥 6、7、8 處于右位，此時(shí)泵排量達(dá)到最大 8.3mL/r，流量最大為 11.62L/min。 查閱《機(jī)床液壓元件產(chǎn)品樣本》可知，應(yīng)選用 23E-25B 型二位三通電磁換向閥，其參數(shù)如下所示： 額定流量為 25L/min； 額定壓力為 15MPa； 最小流量為 0.05L/min。 ⑷當(dāng)工作臺(tái)停止工作時(shí)，電磁鐵 4YA、5YA 沒有電，換向閥 9 接中位機(jī)能，泵排量最大， 通過換向閥 9 中位卸荷。工作臺(tái)快進(jìn)時(shí)，電磁鐵 5YA 有電，換向閥 9 接右位，這時(shí)通過的流量是 7.85L/min，當(dāng)工作臺(tái)工進(jìn)時(shí)，電磁鐵 5YA 有電，換向閥 9 接右位，這時(shí)通過的流量是 0.98L/min，當(dāng)工作臺(tái)快退時(shí)，電磁鐵 4YA 有電，換向閥 9 接左位，這時(shí)通過的流量是 6.33L/min，因此，最大的通過流量為 11.62L/min。 據(jù)此查閱《機(jī)床液壓元件產(chǎn)品樣本》可知，可選擇 34 E1 -25B 型三位四通電磁換向閥， 其參數(shù)如下： 額定流量為 25L/min； 額定壓力為 15L/min； 最小流量為 0.05L/min。 ⑸當(dāng)工作臺(tái)快退到位后，泵壓力升高，開始經(jīng)閥 3、4、5、9 向蓄能器里供油，蓄能器中的壓力也開始變大，當(dāng)蓄能器內(nèi)壓力變大到 4MPa 時(shí)，葉片泵的排量開始變小直到和系統(tǒng)的泄漏量一樣時(shí)，停止沖油。定位缸夾緊時(shí)流量為 4.82L/min，松開時(shí)流量為 3.30L/min，工作壓力為 4MPa。 查閱“蓄能器型號(hào)表”可得，應(yīng)選用 NXQ1-L10/10-H 型蓄能器，其參數(shù)如下： 其容積為 10L； 額定壓力為 10MPa； 最大排放量為 7L/min。 同時(shí)根據(jù)選擇的蓄能器選擇與其配套的安全球閥，其型號(hào)為：AQF-L25H1-A，其參數(shù)如下： 公稱壓力 10MPa； 調(diào)壓范圍為 3.5-14MPa； 公稱流量為 100L/min。 ⑹定位缸 19 和夾緊缸 20 在進(jìn)行夾緊行為時(shí)，電磁鐵 6YA 有電，換向閥 10、11 接在左位上，這時(shí)流過閥 10 的流量是 4.82L/min，流過閥 11 的流量是 6.28L/min，當(dāng)定位缸 19 和夾緊缸 20 在松開的工作狀態(tài)時(shí)，電磁鐵 7YA 有電，換向閥 10、11 接在右位上， 這時(shí)流過閥 10 的流量為 3.30L/min，通過閥 11 的流量為 4.38L/min。 據(jù)此查閱《機(jī)床液壓元件產(chǎn)品樣本》可選用 34Y-10B 型三位四通液動(dòng)換向閥，其參數(shù)如下：額定壓力約為 6.3MPa； 壓力損失<0.8MPa； 額定流量為 10L/min。 ⑺定位缸 19 和夾緊缸 20 在工作時(shí)通過疊加式雙單向節(jié)流閥 16、17 來進(jìn)行控制。當(dāng)進(jìn)行夾緊行為時(shí)，流過閥 16 的液體流量為 4.82L/min，流過閥 17 的液體流量為6.28L/min，右邊的單向節(jié)流閥起調(diào)節(jié)速度的作用，左邊節(jié)流閥被并聯(lián)的單向閥短路，不起作用，松開時(shí)，流過閥 16 的流量為 3.30L/min，流過閥 17 的流量為 4.38L/min，左邊的單向節(jié)流閥起調(diào)節(jié)速度的作用。 據(jù)此查閱《機(jī)床液壓元件產(chǎn)品樣本》可選用，LI-10B 型疊加式雙單向節(jié)流閥，其參數(shù)如下： 額定流量為 10L/min； 最小流量為 0.05L/min； 額定壓力為 0.3-6.3MPa； 壓力損失為 0.8MPa。 溢流閥 2-3 做背壓閥，當(dāng)其設(shè)定一個(gè)壓力值時(shí)，只有大于設(shè)定的壓力值，液壓油才 能通過，換向閥 2-2,右位壓力等于換向閥 9 入口處的壓力，左位的壓力等于背壓閥 2-3 的調(diào)定值，當(dāng)閥 2-2 右位的壓力與左位的壓力達(dá)到一定的壓力差時(shí)，換向閥 2-2 工作于左位，油路方向改變，達(dá)到特定的功能。已知系統(tǒng)的最大工作壓力為 4MPa，流量范圍為 0.98L/min~7.85L/min。 ⑴換向閥 2-2 型號(hào)為 23YF3-E10 其主要參數(shù)如下： 額定壓力 16MPa； 額定流量 80L/min； 壓力控制范圍 0.6~16MPa。 ⑵背壓閥 2-3 型號(hào)為 DBDH25P10/10，其主要參數(shù)如下： 額定壓力 10MPa； 額定流量 25L/min。 結(jié)合上述液壓元件的選擇，可制出如下表 6.1 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄專用銑床液壓元件選型表。 表 6-1 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄專用銑床液壓元件選型表 序號(hào) 元件 型號(hào) 規(guī)格 額定壓力 （MPa） 額定流量 （L/min） 排量 （mL/r） 1 葉片變量泵 PVK08EH140C2Z 14 11.62 8.3 1 節(jié)流閥 L-10 型管式節(jié)流閥 6.174 10 2 節(jié)流閥 L-10 型管式節(jié)流閥 6.174 10 3 節(jié)流閥 L-10 型管式節(jié)流閥 6.174 10 4 二位三通電磁換向閥 23E-25B 型 15 25 5 二位三通電磁換向閥 23E-25B 型 15 25 6 二位三通電磁換向閥 23E-25B 型 15 25 7 三位四通電液換向閥 34 E1 -25B 型 15 25 8 三位四通電液換向閥 34Y-10B 型 6.3